[发明专利]基于Al/Mx

说明书

本发明公开了一种基于Al/M_xO_y含能薄膜的叉指结构换能元，由表面长有SiO₂的Si基底、Al薄膜电极以及M_xO_y介电层组成，采用金属Al作为叉指电极，在叉指电极上沉积M_xO_y介电层，作为叉指电极间隙之间的绝缘介质。本发明显著的提高了电爆换能元的安全性、适用性和点火能力，换能元的临界激发电压可以在大范围内调节，满足不同点火任务的要求，可以实现500V不发火的要求，此外换能元使用MEMS制作工艺，容易实现与其他部件的集成，提高火工器件的集成度。

技术领域

本发明涉及电火工品的基础点火元件领域，特别涉及一种基于Al/M_xO_y含能薄膜的叉指结构换能元。

背景技术

电火工品作为点火、起爆元件，是兵器、航空、航天、船舶和机动车辆等装备和装置中不可缺少的组成部分，被广泛应用于各种枪炮的弹药、火箭发动机点火系统、开舱和分离作动装置、应急救生装置、卫星解锁系统等，火工品的安全性和可靠性也直接关系到整个系统的安全和可靠作用，对火工品的提出了更高要求。

桥丝式电火工品是目前应用最广泛的火工品，其作用原理是：电流通过桥丝，产生焦耳热，并加热桥丝周围的炸药，加热到一定温度后，炸药发生爆炸。桥丝主要选用有一定电阻的金属材料，如：镍铬、康铜或铂铱等，其能量转换效率低，易受射频影响，意外发火，同时由于桥丝式电火工品受加工方法的限制，很难实现与火工品其它部件的集成化生产。半导体桥（Semiconductor Bridge，简称SCB）火工品是一种新型换能元，是利用半导体薄膜或金属-半导体复合薄膜作发火组件的一类电火工品。SCB的作用机理是等离子体的微对流作用，在半导体桥两端加脉冲电流，桥区由于受焦耳热的作用，迅速升温、汽化，在电场作用下产生等离子体，并迅速扩散到周围的药剂中，进行热量传递，使药剂受热达到着火温度而发火。SCB具有一定的防射频能力，但是其电热转换效率低，制备工艺复杂。薄膜电桥是把金属通过物理或化学的方法沉积在基片上的一种薄膜式换能元，它的工作原理是：在桥体两端加上电压，桥体有电流通过，产生焦耳热，发生电爆炸，产生的等离子体点燃药剂。薄膜电桥可以用MEMS工艺加工制作，容易实现与火工品其它部件的集成化生产，但是与桥丝式电火工品和SCB相似，它仅依靠电能加热桥膜，能量转换率低。上述三种换能元适用范围有限，当面对更复杂的射频环境，不能满足火工品安全要求，需进一步与安保元件联合使用，结构比较复杂。

爆炸箔是近几年新起的高钝感起爆技术，其作用原理是：当大脉冲电流通过金属桥箔，金属桥箔发生电爆炸，产生的等离子体迅速膨胀，剪切聚酰亚胺飞片，并推动飞片通过加速膛加速，高速撞击到猛炸药上，使其爆炸。爆炸箔安全性高，防静电，防射频，药剂与桥膜不接触，可满足500V不发火的直列式火工品的要求，但应用于点火时，其发火时产生的能量过大容易将下层药柱损坏，需加衰减元件，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Al/M_xO_y含能薄膜的叉指结构换能元。

实现本发明目的的技术解决方案是：基于Al/M_xO_y含能薄膜的叉指结构换能元，所述的换能元包括表面长有SiO₂的Si基底、Al薄膜电极以及M_xO_y介电层， Al薄膜电极为叉指结构， Al薄膜电极的叉指间隙通过M_xO_y介电层覆盖， Al薄膜电极设置在长有SiO₂的Si基底上。

作为本发明的一个优选实施例，Al薄膜电极为矩形叉指结构。

作为本发明的一个优选实施例，Al薄膜电极为圆形叉指结构。